《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于CompactRIO的發(fā)動機(jī)連桿疲勞試驗系統(tǒng)研究
浙江大學(xué)能源學(xué)系車輛研究所
劉宏瑞,劉震濤
摘要: 連桿是發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵部件之一,其可靠性對整機(jī)壽命具有至關(guān)重要的作用。為了研究發(fā)動機(jī)連桿在拉壓載荷下的疲勞特性,所研制的發(fā)動機(jī)連桿試驗臺基于美國NI公司的LabVIEW開發(fā)環(huán)境和CompactRIO嵌入式控制器,采用液壓伺服的加載方式對連桿進(jìn)行拉壓加載。
Abstract:
Key words :

應(yīng)用領(lǐng)域:液壓系統(tǒng)控制、信號采集、試驗狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理

挑戰(zhàn):連桿是發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵部件之一,其可靠性對整機(jī)壽命具有至關(guān)重要的作用。為了研究發(fā)動機(jī)連桿在拉壓載荷下的疲勞特性,所研制的發(fā)動機(jī)連桿試驗臺基于美國NI公司的LabVIEW開發(fā)環(huán)境和CompactRIO嵌入式控制器,采用液壓伺服的加載方式對連桿進(jìn)行拉壓加載。如何根據(jù)發(fā)動機(jī)及連桿的參數(shù)確定加載載荷和加載頻率?如何控制液壓系統(tǒng)按照設(shè)定的加載載荷和頻率進(jìn)行加載?如何實時監(jiān)測試驗狀態(tài),判斷連桿發(fā)生疲勞破壞?如何采集、存儲、分析相關(guān)數(shù)據(jù)得出相應(yīng)的試驗結(jié)果?這是整套試驗系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。

應(yīng)用方案:CompactRIO 包含一個實時控制器與可重配置的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)芯片,并且包含8個熱插拔工業(yè)I/O插槽,具有非常好的可靠性和實時性; NI提供了針對各種類型信號的輸入輸出板卡與CompactRIO 相匹配,組成完善的硬件系統(tǒng);NI LabVIEW包含強(qiáng)大的控制、采集、監(jiān)控、分析等方面的函數(shù),為整個試驗系統(tǒng)提供完備的軟件設(shè)計平臺。

使用的產(chǎn)品:

LabVIEW 2009

LabVIEW RT 9.0

LabVIEW FPGA 9.0

LabVIEW PID Control Toolkit 9.0.0

CompactRIO-9014可重新配置嵌入式機(jī)箱

CompactRIO-9014嵌入式控制器

CompactRIO-9237應(yīng)變信號采集模塊

CompactRIO-9205電壓信號采集模塊

CompactRIO-9263電壓信號輸出模塊

CompactRIO-9401 DIO模塊

CompactRIO-9485 SSR模塊

正文:

一.   引言

    強(qiáng)度、剛度和疲勞壽命是衡量工程機(jī)械機(jī)構(gòu)和零件可靠性的主要參數(shù),疲勞破壞是機(jī)械機(jī)構(gòu)和零件失效的主要原因之一(據(jù)統(tǒng)計,連桿60%到90%的破壞都是疲勞破壞),而引起疲勞破壞的主要原因是動態(tài)交變載荷。

    連桿是往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的核心部件,也是內(nèi)燃機(jī)中承受較大交變載荷的主要部件之一,其可靠性直接影響內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行的安全。

    目前開展連桿疲勞可靠性研究的主要手段包括仿真計算、實機(jī)試驗和模擬疲勞試驗。

    仿真計算方便、快捷、成本低,針對連桿的仿真計算很多,但只能對疲勞可靠性進(jìn)行趨勢性的分析和驗證,并且邊界條件不確定;實機(jī)試驗可以反映連桿的真實工況,但試驗周期長、成本較高,并且不能進(jìn)行強(qiáng)化試驗;模擬疲勞試驗可以用較短的周期較高的效率來進(jìn)行試驗,并可以對疲勞試驗進(jìn)行強(qiáng)化,更全面的檢驗連桿的疲勞特性。

     目前,國內(nèi)多為國外引進(jìn)設(shè)備,尚未有自主研發(fā)的連桿拉壓模擬疲勞試驗臺。因此,研制發(fā)動機(jī)連桿拉壓模擬疲勞試驗臺具有較大的意義。在試驗臺的開發(fā)上,美國NI公司的LabVIEW開發(fā)環(huán)境和CompactRIO嵌入式控制器及其配套板卡為我們提供強(qiáng)有力的工具。

二.試驗系統(tǒng)總體介紹

2.1連桿受力情況

    如圖1所示,在發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程中,連桿的運(yùn)動狀態(tài)比較復(fù)雜,小頭作往復(fù)運(yùn)動,大頭作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,桿身作平面運(yùn)動。同時,連桿的受力情況也十分復(fù)雜,連桿在實際工況中的受力可分為兩部分:一部分是工作中產(chǎn)生的氣體爆發(fā)壓力和活塞組件的往復(fù)慣性力;另一部分是連桿運(yùn)動時本身產(chǎn)生的慣性力,包括往復(fù)慣性力,擺動離心力和橫向彎矩(橫向彎矩相對較小,并且其極值不與其他力一同出現(xiàn),因此忽略不計)。

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圖1:發(fā)動機(jī)連桿機(jī)構(gòu)示意圖

在以上各力的作用下每一個截面上都會有彎矩、剪力和法向力。但彎矩和剪力與法向力相比都不大,連桿主要承受的是交變的拉壓載荷。

2.2試驗原理

試驗臺的設(shè)計主要考慮連桿在實際運(yùn)行中的拉伸壓縮載荷,忽略彎矩與剪力,對連桿進(jìn)行拉壓加載。這種設(shè)計雖然不能完全模擬連桿得實際工況,但基本上可以比較準(zhǔn)確的反映連桿的拉壓疲勞特性,達(dá)到臺架模擬試驗的目的。

本試驗臺架可對連桿試件進(jìn)行靜載試驗和動態(tài)疲勞試驗。靜載試驗時,只對連桿試件緩慢施加拉力或者壓力以考察連桿靜態(tài)材料特性;動態(tài)疲勞試驗時,對連桿試件施加交變拉壓載荷,由于在發(fā)動機(jī)實際運(yùn)行工況下連桿承受的最大壓縮載荷要大于最大拉伸載荷,試驗臺采用非對稱的加載方式,即負(fù)荷比不為-1。完成試驗后,試驗系統(tǒng)都會保存所有試驗數(shù)據(jù),包括應(yīng)變信號、拉壓載荷信號、循環(huán)次數(shù)、疲勞破壞狀態(tài)等。通過對試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析,實現(xiàn)對連桿疲勞壽命的評估及其可靠性設(shè)計。

整個試驗系統(tǒng)的控制通過美國NI公司的LabVIEW開發(fā)環(huán)境和CompactRIO嵌入式控制器來實現(xiàn),主要包括液壓加載控制,數(shù)據(jù)采集、存儲、分析,試驗系統(tǒng)的監(jiān)控和安全控制等工作。

三.   試驗系統(tǒng)總體方案設(shè)計

整個試驗系統(tǒng)的設(shè)計可分為硬件和軟件兩個部分。

3.1 硬件設(shè)計

本試驗臺的硬件主要包括機(jī)械臺體、液壓加載系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。

3.1.1機(jī)械臺體

如圖2所示機(jī)械臺體采用四立柱的結(jié)構(gòu),主要功能是固定連桿試件,支撐其他機(jī)構(gòu)進(jìn)行試驗。主要包括連桿試件固定夾具、移動導(dǎo)軌、移動面、支撐面。

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1試驗臺框架  2液壓加載系統(tǒng)  3固定夾具  4連桿試件

圖2:試驗臺機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖

3.1.2液壓加載系統(tǒng)

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1液壓缸 2蓄壓器 3溢流閥 4濾油器 5液壓泵站

6電動機(jī) 7油箱 8單向閥 9伺服電磁閥 10液壓放大器

圖3:液壓加載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

液壓加載系統(tǒng)主要功能是為模擬疲勞試驗提供預(yù)先設(shè)定的加載載荷。其結(jié)構(gòu)如圖3所示,主要包括液壓伺服電磁閥、液壓放大器、液壓油缸、液壓泵站和蓄壓器,同時還包括濾油器、單向閥、溢流閥等輔助液壓器件。

液壓伺服電磁閥采用德國Rexroth公司的三位四通閥,其中P為高壓油路、T為回油油路、A與B為工作油路;液壓放大器用于對液壓壓力的放大,以提供更大的加載載荷;液壓油缸為單桿雙作用活塞液壓缸,用于執(zhí)行對連桿試件的加載;蓄壓器用于保持試驗系統(tǒng)壓力穩(wěn)定,兩個蓄壓器分別位于回油油路和高壓油路;濾油器用于過濾液壓油;單向閥用于防止壓力油回流到液壓泵站;溢流閥用于防止壓力過高,使系統(tǒng)壓力保持在規(guī)定值以下。

液壓伺服閥通過改變P、T與A、B的通斷狀態(tài)使液壓缸上下運(yùn)動進(jìn)而實現(xiàn)對連桿的拉伸加載和壓縮加載。

3.1.3控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是與LabVIEW開發(fā)環(huán)境相結(jié)合的NI硬件,主要包括嵌入式控制器CompactRIO 9014,NI 9237AD模塊,NI 9205AD模塊,NI 9263DA模塊,NI 9401DI/O模塊,NI 9485SSR模塊。

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圖4:上下位機(jī)結(jié)構(gòu)框圖

如圖4所示NI CompactRIO嵌入式測控系統(tǒng)與PC機(jī)組成整個試驗系統(tǒng)的上下位機(jī)結(jié)構(gòu)。其中CompactRIO 9014具有較好的可靠性和實時性,可容易實現(xiàn)對應(yīng)變、拉壓負(fù)荷等信號的測量和伺服電磁閥的控制輸出,各模塊工作情況如下:

1)NI 9237AD模塊用于采集應(yīng)變信號和連桿拉壓載荷信號,其中應(yīng)變片貼在連桿試件采集位置,應(yīng)變信號經(jīng)過應(yīng)變儀直接連接到NI 9237AD模塊;拉壓載荷由Interface拉壓傳感器接入NI 9237模塊。

2)NI 9205AD模塊用于采集活塞缸上下兩缸壓力信號,上下兩缸壓力信號由KISTLER壓力傳感器采集。

3)NI 9263DA模塊輸出設(shè)定壓力信號控制液壓伺服閥,實現(xiàn)系統(tǒng)的非對稱加載。

4)NI 9401DI/O模塊監(jiān)控試驗系統(tǒng)狀態(tài)信息,包括液壓系統(tǒng)電源開關(guān)信號,控制柜電源開關(guān)信號,液壓泵站油壓、溫度、泄漏、液位信號,相應(yīng)信號發(fā)生故障后指示燈報警。

5)NI 9485SSR模塊用于發(fā)現(xiàn)故障后切斷相應(yīng)部分的開關(guān)確保試驗安全。

3.2 軟件設(shè)計

本試驗系統(tǒng)的軟件程序是基于LabVIEW圖形化編程語言的開發(fā)環(huán)境,結(jié)合CompactRIO嵌入式控制器開發(fā)完成。主要實現(xiàn)了液壓加載的控制,試驗狀態(tài)的監(jiān)控,數(shù)據(jù)的處理。試驗系統(tǒng)軟件功能結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

 

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圖5:試驗系統(tǒng)軟件功能結(jié)構(gòu)示意圖

 

3.2.1液壓加載的控制

試驗系統(tǒng)的加載控制主要實現(xiàn)三個內(nèi)容:自動計算連桿載荷、實現(xiàn)非對稱正弦波加載、加載載荷的PID控制。

3.2.1.1加載載荷的計算

載荷的計算主要是確定連桿所受的最大壓力和最大拉力,以確定非對稱正弦波的正負(fù)幅值?;?.1中對連桿受力情況的分析和連桿拉壓載荷的推導(dǎo)計算(此處從略),可將連桿劃分為小頭、桿身、大頭三部分計算其最大拉壓載荷,代替對所有的截面的計算。簡化后的計算方法如下:

(1)最大拉伸載荷下:

小頭端:             

大頭端:

桿  身:

(2)最大壓縮載荷下:

小頭端:

大頭端:

桿  身:

式中       ——爆發(fā)壓力,Pa

              ——曲柄轉(zhuǎn)角

              ——連桿比 =

——曲柄回轉(zhuǎn)半徑,m

              ——連桿大小頭中心距,m

——活塞組質(zhì)量(活塞、活塞環(huán)組、活塞銷、活塞銷卡環(huán)總質(zhì)量),kg

——活塞頂投影面積,

              ——曲柄運(yùn)動角速度,rad/s

——計算截面截取至小頭端質(zhì)量,kg

              ——計算截面所截小頭端質(zhì)心到小頭孔中心距,m

——連桿質(zhì)量,kg

          D——缸徑,m(此處為近似,當(dāng)知道活塞頂直徑時,用活塞頂直徑更加準(zhǔn)確)

在選擇發(fā)動機(jī)計算工況時,以發(fā)動機(jī)最高轉(zhuǎn)速工況作為連桿受力計算工況,同時以發(fā)動機(jī)最高扭矩的最大爆發(fā)壓力代替最高轉(zhuǎn)速下的最大爆發(fā)壓力,會得到比較保守的試驗結(jié)果。

計算完以上數(shù)據(jù)后就可以計算平均載荷、載荷幅值和負(fù)荷比。

平均載荷:

載荷幅值:

負(fù)荷比:

通過以上各數(shù)值的比較,尤其是平均載荷的比較,選擇大頭端、小頭端和桿身載荷較大的作為加載載荷。對于確定的加載載荷,可以設(shè)定載荷強(qiáng)化系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的載荷強(qiáng)化。強(qiáng)化后的載荷作為強(qiáng)化試驗的加載載荷。

根據(jù)以上計算原理,軟件采用LabVIEW中的公式節(jié)點(diǎn),實現(xiàn)以上計算。提取該部分程序以某型號的連桿為模型進(jìn)行計算調(diào)試,結(jié)果如圖6所示。

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圖6:某型號連桿試件拉壓載荷計算

3.2.1.2非對稱正弦波加載的實現(xiàn)

非對稱加載主要通過CompactRIO 9014 FPGA模塊的FPGA Memory及CompactRIO 9263模塊實現(xiàn)。FPGA Memory可以記錄設(shè)定點(diǎn)數(shù)的數(shù)值,并按照順序記錄每個數(shù)值的地址,索引FPGA Memory的地址便得到相應(yīng)的數(shù)值;CompactRIO 9263則輸出相應(yīng)電壓控制波形對伺服閥進(jìn)行控制,電壓正負(fù)控制產(chǎn)生拉伸或者壓縮載荷,電壓大小控制伺服閥開度進(jìn)而改變拉伸或者壓縮載荷的大小。

具體方法為:

1)制作一個周期幅值為1的標(biāo)準(zhǔn)正弦模擬波形,由1024點(diǎn)組成

2)將模擬波形轉(zhuǎn)換為常量導(dǎo)入FPGA Memory

3)將賦值好的FPGA Memory正負(fù)值分別設(shè)置正負(fù)放大系數(shù)

4)把數(shù)值輸入CompactRIO 9263模塊,產(chǎn)生非對稱正弦控制波形

以上一節(jié)計算的連桿為例,生成非對稱波形為:

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圖7:輸出控制波形

當(dāng)為靜載試驗時,只控制液壓缸向一個方向運(yùn)動,拉伸加載時負(fù)半軸都為0;壓縮加載時正半軸都為0。

3.2.1.3加載載荷PID控制

PID主要針對動態(tài)疲勞試驗而言,本試驗系統(tǒng)采用常規(guī)的PID控制方法。加載載荷為循環(huán)非對稱拉壓載荷,要保證加載載荷達(dá)到所設(shè)定最大拉伸和壓縮載荷值,則最大拉伸載荷和最大壓縮載荷即為PID控制的目標(biāo)值;同時系統(tǒng)采集連桿試件承受拉壓載荷信號,并將最大值最為PID控制的反饋量??刂圃砣鐖D8所示。

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圖8:加載載荷PID控制原理圖

 

圖9為LabVIEW中的FPGA PID控制模塊部分程序圖,該模塊大大簡化了控制過程。只需要設(shè)定好各個接口參數(shù),然后將反饋信號連入process variable端口,就能得到相應(yīng)的輸出。

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圖9:FPGA PID模塊部分程序圖

加載載荷PID控制仿真如圖10和11所示。圖10列出對該P(yáng)ID控制模塊各參數(shù)的設(shè)定(PID參數(shù)調(diào)試過程此處從略)。設(shè)定完畢后,將PID模塊的Setpoint由0變?yōu)?4.3,得到響應(yīng)特性如圖11所示。時間單位為每刻度50ms,在,Setpoint(紅色)較大變化的情況下,Process Variable(藍(lán)色)在3s內(nèi)達(dá)到Setpoint并保持穩(wěn)定。

仿真結(jié)果說明加載載荷PID控制滿足試驗系統(tǒng)的要求。同時,響應(yīng)特性可以通過改變PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

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圖10:FPGA PID模塊參數(shù)設(shè)置

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圖11:液壓加載系統(tǒng)PID控制響應(yīng)圖

 

3.2.2試驗狀態(tài)的監(jiān)控

試驗狀態(tài)的監(jiān)控主要包括疲勞破壞、加載載荷和安全故障三個部分。

3.2.2.1疲勞破壞的監(jiān)控

疲勞破壞的監(jiān)控,主要根據(jù)CompactRIO 9237模塊采集連桿試件相應(yīng)位置的應(yīng)變,在監(jiān)控面板上實時顯示應(yīng)變波形和峰谷值。當(dāng)超出設(shè)定范圍并超出設(shè)定范圍次數(shù)達(dá)到設(shè)定值時,判定連桿發(fā)生破壞,試驗自動暫停,試驗人員進(jìn)行檢查。

3.2.2.2加載載荷的監(jiān)控

加載載荷監(jiān)控包括三個方面:連桿拉壓載荷監(jiān)控、液壓缸上油腔壓力監(jiān)控、液壓缸下油腔壓力監(jiān)控,三個載荷都通過CompactRIO 9201模塊采集,在監(jiān)控界面上實時顯示波形圖。其中拉連桿壓載荷的測量通過Interface拉壓力傳感器,兩個液壓缸油腔的壓力測量通過KISTLER壓力傳感器。

3.2.2.3安全故障的監(jiān)控

保證試驗安全是重中之重,本試驗系統(tǒng)針對存在安全隱患的部分進(jìn)行監(jiān)控,在發(fā)現(xiàn)故障后進(jìn)行相應(yīng)的處理。這部分是軟件通過CompactRIO 9401DI/O模塊和CompactRIO 9485SSR模塊實現(xiàn)的:CompactRIO 9401DI/O模塊實時監(jiān)視液壓系統(tǒng)電源開關(guān)信號,控制柜電源開關(guān)信號,液壓泵站油壓、溫度、泄漏、液位信號狀態(tài),當(dāng)狀態(tài)不正常時,由CompactRIO 9485SSR模塊切斷相應(yīng)部分的開關(guān),確保試驗安全。

3.2.3數(shù)據(jù)的處理

如圖4所示,試驗系統(tǒng)針對每種信號都有相應(yīng)的NI硬件進(jìn)行采集。CompactRIO 9014的RT和FPGA模塊保障了數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、存儲的實時性和可靠性,LabVIEW的公式節(jié)點(diǎn)和XY波形圖可對數(shù)據(jù)進(jìn)行較好的分析。針對疲勞試驗時間長、數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn),數(shù)據(jù)的處理采用LabVIEW中的TDMS數(shù)據(jù)流。

四.   試驗系統(tǒng)現(xiàn)場成果

4.1硬件現(xiàn)場效果

4.1.1系統(tǒng)功能

(1)用于發(fā)動機(jī)連桿拉壓疲勞試驗,并對試驗結(jié)果作出相應(yīng)評估;

(2)可作為發(fā)動機(jī)零部件靜載試驗的加載系統(tǒng);

(3)使用靜態(tài)應(yīng)變儀可以測試被試件的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)。

4.1.2性能指標(biāo)

(1)加載形式:拉力壓力可連續(xù)單獨(dú)調(diào)節(jié),可達(dá)到任意負(fù)荷比;

(2)壓力范圍:0~28Mpa,手動調(diào)壓;

(3)脈沖頻率:≤22HZ,連續(xù)可調(diào);

(4)加載波形:非對稱正弦波;

(5)控制精度:拉壓載荷≤4%,加載頻率≤2%。

4.1.3組成結(jié)構(gòu)

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圖12:機(jī)械臺體實物圖

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圖13:液壓加載系統(tǒng)實物圖

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圖14:試驗系統(tǒng)整體效果圖

 

4.2軟件效果

打開程序后,進(jìn)入了程序主界面,主界面將程序分為三個主要模塊:試驗設(shè)置、實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析。同時還有關(guān)于部分介紹試驗系統(tǒng)相關(guān)信息以及退出系統(tǒng)按鈕。

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點(diǎn)擊“關(guān)于”按鈕后,出現(xiàn)介紹整個試驗系統(tǒng)基本信息界面。

1

點(diǎn)擊“試驗設(shè)置”按鈕后,進(jìn)入試驗設(shè)置界面。

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試驗設(shè)置主要分為三個部分:試驗基本信息、試驗系統(tǒng)參數(shù)和連桿試件參數(shù)。設(shè)置參數(shù)可以手動輸入,也可以載入歷史記錄。選擇不同的試驗類型(拉伸靜載試驗、壓縮靜載試驗、小頭動態(tài)疲勞試驗和大頭動態(tài)疲勞試驗)時,與之相應(yīng)的參數(shù)會顯示出來進(jìn)行設(shè)置。

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點(diǎn)擊“實時監(jiān)測”按鈕時,會出現(xiàn)監(jiān)測界面。試驗監(jiān)測時,有以下信息:

(1)四個波形圖顯示控制波形、加載載荷、拉伸壓縮載荷(可選擇顯示)、應(yīng)變波形(可選擇顯示);

(2)六個指示燈顯示液壓系統(tǒng)電源開關(guān)信號,控制柜電源開關(guān)信號,液壓泵站油壓、溫度、泄漏、液位信號狀態(tài);

(3)時間顯示以及循環(huán)次數(shù)顯示都是實時顯示疲勞試驗進(jìn)行程度;

(4)位移判定范圍、應(yīng)變判定個數(shù)及范圍都是實時設(shè)定監(jiān)測連桿試件疲勞狀態(tài)方式;

(5)初始置零消除各傳感器無信號時干擾,循環(huán)置零使循環(huán)數(shù)清零;

(6)頻率和伺服閥控制信號(正負(fù)放大系數(shù))實時可調(diào)以調(diào)整試驗狀態(tài);

(7)三路應(yīng)變的峰值谷值實時顯示;

(8)系統(tǒng)拉伸壓縮載荷極值顯示目前可達(dá)到的載荷極值;

(9)連桿所受最大拉伸和壓縮載荷實時顯示;

(10)NI 9263、NI 9205、NI 9237超時指示燈顯示三個板卡超時狀態(tài)。

點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)分析”時,進(jìn)入數(shù)據(jù)分析界面,主要有查看數(shù)據(jù)、開始記錄、停止記錄和輸入數(shù)據(jù)保存路徑。試驗時,可以查看數(shù)據(jù),根據(jù)數(shù)據(jù)情況控制開始或者停止記錄,記錄數(shù)據(jù)時指示燈亮。

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在數(shù)據(jù)分析方面,LabVIEW公式節(jié)點(diǎn)和XY波形圖,實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的疲勞可靠性分析,可得出相應(yīng)數(shù)據(jù)的P-S-N雙對數(shù)直線,如圖10所示。

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                         圖15:P-S-N雙對數(shù)擬合直線

基于以上的設(shè)計,整個試驗系統(tǒng)的試驗流程如圖16所示。

 

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圖16:試驗程序框圖

五. 結(jié)論

1. 所研制的發(fā)動機(jī)連桿拉壓模擬疲勞試驗臺是國內(nèi)首個自主研發(fā),擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的專用試驗臺。

2. 本試驗臺基于連桿主要承受拉壓載荷的試驗原理,采用NI CompactRIO嵌入式控制器和液壓加載系統(tǒng)的硬件設(shè)計使試驗系統(tǒng)具有較高的可靠性、準(zhǔn)確性和實用性;結(jié)合LabVIEW開發(fā)環(huán)境進(jìn)行軟件編程,使試驗系統(tǒng)開發(fā)周期短,擴(kuò)展性強(qiáng)。

3.本試驗臺采用非對稱加載方式,實現(xiàn)了對連桿實際工況的模擬;液壓加載的PID控制實現(xiàn)了載荷的精確控制;同時與實機(jī)試驗相比,可以實現(xiàn)強(qiáng)化試驗,既縮短了試驗周期、提高了試驗效率,又可以更全面的檢驗連桿的疲勞性能,對連桿新產(chǎn)品的設(shè)計和已有產(chǎn)品的優(yōu)化有較大的意義。

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